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Patent Searching and Data


Title:
FILM PRESS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/161755
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a film application mechanism for applying a pasty or fluid coating medium to a running fibrous material web, particularly a paper or cardboard web, with a roller pair forming a first nip through which the fibrous material web is guided. At least one of the rollers of the roller pair is an application roller, by which the coating medium provided in the form of a film on the application roller can be transferred in the first nip from the application roller to one side of the fibrous material web coming into contact therewith. An application device and a doctor blade element are associated with the application roller in such a manner that the coating material is first applied in excess to the application roller upstream of the first nip by means of the application device and then removed in part in a second nip by means of the doctor blade element, which together with the application roller, forms the second nip in order to form the film. The invention is characterized in that a plurality of pressure sensors, by means of which the pressure profile in the direction transverse to the machine direction in the first and second nips can be determined, are embedded in the elastic covering of the application roller.

Inventors:
SCHMITT MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/056045
Publication Date:
October 09, 2014
Filing Date:
March 26, 2014
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
D21H19/36; D21H23/56; D21H23/58; D21H23/78
Domestic Patent References:
WO1996025288A11996-08-22
WO2012113747A12012-08-30
WO2010034321A12010-04-01
WO2002095126A22002-11-28
Foreign References:
US5462594A1995-10-31
EP0978589A22000-02-09
DE202008014477U12009-01-15
US20050285059A12005-12-29
EP2000588A12008-12-10
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Claims:
Patentansprüche

1 .Filmauftragswerk zum Auftragen eines pastösen oder fluiden Beschichtungsmediums auf eine laufende Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem einen ersten Nip bildenden Walzenpaar durch welchen die Faserstoffbahn geführt ist, wobei zumindest eine der Walzen des Walzenpaars eine Auftragswalze ist, durch welche das in Form eines Films auf der Auftragswalze bereitgestellte Beschichtungsmedium im ersten Nip von der Auftragswalze auf eine mit dieser in Kontakt kommende eine Seite der Faserstoffbahn übertragbar ist, wobei der Auftragswalze eine Auftragseinrichtung und ein Rakelelement derart zugeordnet sind, dass vor dem ersten Nip das Beschichtungsmedium zuerst mittels der Auftragseinrichtung im Überschuss auf die Auftragswalze aufgebracht wird und dann mittels dem mit der Auftragswalze einen zweiten Nip bildenden Rakelelement im zweiten Nip zur Ausbildung des Films wieder teilweise abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im elastischen Bezug der Auftragswalze mehrere in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnete Drucksensoren eingebettet sind, mittels denen das Druckprofil in Maschinenquerrichtung im ersten und im zweiten Nip ermittelbar ist.

2. Filmauftragswerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine mit den Drucksensoren kommunizierende Auswerteeinheit sowie eine mit der Auswerteinheit kommunizierende Anzeigeeinheit vorgesehen sind, wobei die von den Drucksensoren kommenden Signale an die Auswerteeinheit übertragen werden, in der Auswerteeinheit derart weiterverarbeitet werden, dass diese als Druckprofil des ersten und des zweiten Nips mittels der Anzeigeeinheit visuell darstellbar ist.

3. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Walzen des Walzenpaars Auftragswalzen sind, wobei beiden Auftragswalzen zur jeweiligen Bereitstellung eines Films des Beschichtungsmediums auf der jeweiligen Auftragswalze jeweils eine Auftragseinrichtung und einem mit der jeweiligen Auftragswalze einen zweiten Nip bildenden Rakelelement zugeordnet ist, sodass das an der einen Auftragswalze in Form eines Films vorliegende Beschichtungsmedium von der einen Auftragswalze im zweiten Nip auf die eine Seite der Faserstoffbahn übertragbar ist und dass das an der anderen Auftragswalze in Form eines Films vorliegende Beschichtungsmedium von der anderen Auftragswalze im zweiten Nip auf die andere Seite der Faserstoffbahn übertragbar ist.

4. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im elastischen Bezug beider Auftragswalzen jeweils mit der Auswerteeinheit kommunizierende Drucksensoren eingebettet und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnet sind und mittels der Drucksensoren und der Auswerteeinheit das Druckprofil in Maschinenquerrichtung in zumindest einem der ersten Nips, insbesondere in beiden zweiten Nips, und im ersten Nip ermittelbar ist.

5. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Auftragswalzen einen mit der Auswerteeinheit kommunizierenden Signalgeber hat, der für die Drehstellung der Auftragswalze charakteristische Signale an die Auswerteeinheit ausgibt, woraus die Auswerteeinheit eine Zuordnung der Signale der Drucksensoren zum Durchgang des oder der Drucksensor(en) durch den ersten und den zweiten Nip ermittelt.

6. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren faseroptische Sensoren, insbesondere Bragg-Gitter-Sensoren, sind.

7. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Drucksensoren im zweiten Nip ein kleinerer Linienkraft als im ersten Nip gemessen wird.

8. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Drucksensoren im zweiten Nip ein Linienkraft im Bereich von 5kN/m bis 50kN/m und im ersten Nip ein Linienkraft im Bereich von 60kN/m bis 200kN/m ermittelbar ist.

9. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine und/oder andere Auftragswalze einen Walzenkern hat, dessen Mantelfläche von dem Bezug umgeben ist, wobei der Bezug eine mit dem Beschichtungsmedium in Kontakt bringbare Funktionsschicht und eine in radialer Richtung des Bezugs betrachtet zwischen der Funktionsschicht und dem Walzenkern angeordnete Verbindungsschicht umfasst und die Drucksensoren im Grenzbereich zwischen der Funktionsschicht und der Verbindungsschicht angeordnet sind.

10. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht härter ist als die Funktionsschicht, insbesondere um den Faktor 10 bis 100 härter als die Funktionsschicht ist.

1 1 . Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelelement als Rakelstab oder Rakelklinge ausgebildet ist.

12. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Drucksensoren entlang einer parallel zur Drehachse der Walzen verlaufenden Geraden angeordnet sind.

13. Filmauftragswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmedium eine pigmenthaltige oder stärkehaltige Mischung ist.

14. Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Beschichtungsmediums auf zumindest eine Seite einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei dem das Beschichtungsmedium auf eine Auftragswalze vor einem durch die Auftragswalze und einem Rakelelement gebildeten zweiten Nip im Überschuss aufgebracht und zur Ausbildung eines Films des Beschichtungsmediums auf der Auftragswalze durch das Rakelelement im zweiten Nip wieder teilweise abgetragen wird und der Film nachfolgend in einem ersten Nip von der Auftragswalze auf eine mit dieser in Kontakt kommenden Seite der Faserstoffbahn übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das sich im ersten Nip und im zweiten Nip in Maschinenquerrichtung einstellende Druckprofil mittels im Bezug der Auftragswalze eingebetteten Drucksensoren ermittelt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das

Druckprofil vor und/oder während des Auftrags des Beschichtungsmediums auf die Faserstoffbahn ermittelt wird.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckprofil im ersten und zweiten Nip mittels im Bezug der Auftragswalze eingebetteten und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordneten Drucksensoren, die mit einer Auswerteeinheit kommunizieren ermittelt wird.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn mittels zwei durch ein Walzenpaar bereitgestellten und zwischen sich den ersten Nip bildenden Auftragswalzen gleichzeitig beidseitig mit dem Beschichtungsmedium beschichtet wird, wobei das Beschichtungsmedium auf die jeweilige Auftragswalze vor einem durch die jeweilige Auftragswalze und einem dieser zugeordneten Rakelelement gebildeten zweiten Nip im Überschuss aufgebracht und zur Ausbildung eines Films des Beschichtungsmediums auf der jeweiligen Auftragswalze durch das jeweils zugeordnete Rakelelement im jeweiligen zweiten Nip wieder teilweise abgetragen wird und der Film nachfolgend im ersten Nip von der jeweiligen Auftragswalze auf die jeweilige mit dieser in Kontakt kommenden eine Seite der Faserstoffbahn übertragen wird, wobei das sich im jeweiligen ersten Nip und das sich im zweiten Nip in Maschinenquerrichtung einstellende Druckprofil mittels im Bezug der jeweiligen Auftragswalze eingebetteten Drucksensoren ermittelt wird.

18. Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere Papier,- Karton- oder Tissuebahn, mit den folgenden Schritten:

- Bildung der Faserstoffbahn aus einem Faserstoffgemisch mit einem

Stoffauflauf und einer Formierpartie,

- Entwässerung der Faserstoffbahn in einer Pressenpartie,

- Vortrocknung der Faserstoffbahn bis auf einen bestimmten Trockengehalt, - zumindest mehrmaliger Auftrag eines Beschichtungsmediums mittels dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 14-18,

- Nachtrocknung der beschichteten Faserstoffbahn, wobei

zumindest ein Auftrag eines Beschichtungsmedium on-line in der Maschine erfolgt und die Herstellung der Faserstoffbahn bei einer

Maschinengeschwindigkeit von 1200 Meter / Minute oder mehr, insbesondere bei einer Maschinengeschwindigkeit von 1500 Meter / Minute oder mehr erfolgt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die

Faserstoffbahn eine bedruckbare Faserstoffbahn ist und bei zumindest einem Auftrag eine pigmenthaltiges Beschichtungsmedium auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird.

Description:
Filmpresse

Die Erfindung betrifft eine Filmauftragswerk zum ein- oder beidseitigen Auftrag eines flüssigen oder pastösen Beschichtungsmediums auf eine Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei Auftragswerken das Druckprofil in dem Nip zu messen, durch welchen die Faserstoffbahn zum Auftragen des fluiden oder pastösen Beschichtungsmediums, wie bspw. Streichfarbe oder Stärke, geführt wird. So ist bspw. aus der DE1 1 2009 000 095 ein Auftragswerk zum direkten Auftrag eines Beschichtungsmediums bekannt, bei dem das Druckprofil in einem zwischen einer Stützwalze und einer Auftragseinheit gebildeten Nip gemessen wird, um einen gleichmäßigen Auftrag des Beschichtungsmediums auf der Faserstoffbahn zu erzielen.

Bei indirekten Auftragswerken wie bspw. Filmauftragswerken, bei denen das Beschichtungsmedium zuerst mittels einer Auftragseinrichtung im Überschuss auf eine Auftragswalze aufgebracht wird und dann mittels einem mit der Auftragswalze einen Nip bildenden Rakelelement wie bspw. einem Rakelstab oder einer Rakelklinge, in dem zur Ausbildung eines Films aus dem Medium wieder teilweise abgetragen wird, bevor der Film von der Auftragswalze in einem weiteren Nip, durch den die Faserstoffbahn geführt wird, von der Auftragswalze auf die mit der Auftragswalze in Kontakt kommende Seite der Faserstoffbahn übertragen wird, besteht darüber hinaus die Problematik, dass der auf der jeweiligen Auftragswalze bereitgestellte Film möglichst gleichmäßig in Maschinenquerrichtung ausgebildet sein muss, um in Maschinenquerrichtung eine gleichmäßige Menge an Beschichtungsmedium bereitzustellen.

Darüber hinaus besteht beim Einsatz von Filmauftragswerken generell das Bedürfnis von möglichst geringem Ausschuss bei Produktionsbeginn bzw. Wiederaufnahme der Produktion nach Bahnabriss bis zur Einstellung der gewünschten Beschichtungsmenge. Hohe Ausschussmengen bis zur zuverlässigen Einstellung der gewünschten Beschichtungsmenge treten insbesondere bei Filmauftragswerken in schnell laufenden Papiermaschinen, wie bspw. graphischen Papier- oder Kartonmaschinen, auf, da diese pro Tag mehrere Abrisse der Faserstoffbahn haben und es beim Hochfahren bzw. Wiederanlauf der Produktion oftmals mehrere Sekunden dauert, bis die gewünschte Menge an Beschichtungsmedium in Maschinenquerrichtung eingestellt ist.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Filmauftragswerken wird bis dato versucht auf die Druckverteilung im ersten und zweiten Nip durch den Druck in Hydraulikzylindern zu schließen, durch welche die beiden Walzen im Filmauftragswerk bzw. das Rakelelement an die jeweilige Auftragswalze gegeneinander angestellt werden. Diese Vorgehensweise erweist sich aber als oftmals ungenügend, da von den Drücken in den Hydraulikzylindern oftmals nur sehr ungenau auf die wahren Druckverhältnisse im ersten und zweiten Nip geschlossen werden können.

Bei gleichzeitiger beidseitiger Beschichtung der Faserstoffbahn ist es darüber hinaus momentan nicht zuverlässig möglich, die Menge an Beschichtungsmedium auf jeder Seite der Bahn sicher zu bestimmen. Mit den heute verfügbaren Scannern ist es nach gleichzeitiger beidseitiger Beschichtung nur möglich zu ermitteln, ob in Summe die gewünschte Menge an Beschichtungsmedium aufgebracht wurde oder nicht. Es kann aber bei den aktuell verfügbaren Filmauftragswerken aktuell nicht sicher festgestellt werden, auf welcher Seite der Faserstoffbahn zu viel oder zu wenig Beschichtungsmedium aufgebracht wurde.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Filmauftragswerk sowie ein Verfahren zum Auftrag eines pastösen oder fluiden Beschichtungsmediums vorzuschlagen, mit dem die eingangs beschriebenen Nachteile behoben oder zumindest deutlich reduziert werden. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Filmauftragswerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie den Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 13 und 17.

Dadurch, dass mittels der im elastischen Bezug von einer oder beiden Auftragswalze(n) eingebetteten und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordneten Drucksensoren sowohl im ersten Nip -Nip zur Übertragung des Films von der Auftragswalze auf die Faserstoffbahn - als auch im zweiten Nip -Nip zur Bildung des Films auf der Auftragswalze- das Druckprofil vor und/oder während des Auftragsvorgangs ermittelt wird, kann sowohl die Vordosierung als auch die Übertragung des Films während des Auftragsvorgangs exakt gemessen und entsprechend gesteuert werden. Ferner kann durch die erfindungsgemäße Lösung schon dem Start des Beschichtungsvorgangs die gewünschte Menge an Beschichtungsmedium, d.h. die Filmdicke auf der Auftragswalze exakt eingestellt werden, und dann der Auftragsvorgang mit der gewünschten und insbesondere in Maschinenquerrichtung homogenen Beschichtungsmenge gestartet werden, ohne dass ein unnötiger Ausschuss an Faserstoffbahn produziert wird.

Des Weiteren ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung möglich, bei gleichzeitigem beidseitigem Auftrag von Beschichtungsmedium exakt zu bestimmen, welche Menge an Beschichtungsmedium auf der jeweiligen Seite der Faserstoffbahn aufgebracht wird.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch deren Einfachheit aus, da bspw. bei einem Filmauftragswerk zum nur einseitigen Auftrag von Beschichtungsmedium auf eine Faserstoffbahn lediglich durch die im elastischen Bezug der Auftragswalze eingebetteten Sensoren zuverlässig Aussagen über die Druckverteilung in beiden für die zuverlässige Beschichtung relevanten Nips getroffen werden können.

Im Sinne der Erfindung soll unter dem Begriff Beschichtung nicht nur der Auftrag von Streichfarbe auf die Faserstoffbahn, sondern jeglicher Auftrag einer pigmenthaltigen Mischung und/oder einer Mischung zur Leimung, wie bspw. stärkehaltige Mischung, auf die Faserstoffbahn verstanden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit den Drucksensoren kommunizierende Auswerteeinheit sowie eine mit der Auswerteinheit kommunizierende Anzeigeeinheit vorgesehen, wobei die von den Drucksensoren kommenden Signale an die Auswerteeinheit übertragen werden und in der Auswerteeinheit derart weiterverarbeitet werden, dass diese als Druckprofil des ersten und des zweiten Nips mittels der Anzeigeeinheit visuell darstellbar ist. Denkbar ist in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Druckprofile des ersten und des oder der zweiten Nips auf einer Seite der Anzeigeeinrichtung, bspw. im selben Graphen angezeigt werden. Durch die visuelle Darstellung der Drucksignale als Druckprofil(e) ist es für einen Maschinenbediener möglich, auf einen Blick zeitaktuell sowohl die Filmbildung auf der Auftragswalze als auch die Übertragung des Films von der Auftragswalze auf die Faserstoffbahn zu überwachen und bei Abweichungen vom Sollwert korrigierend einzugreifen.

Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Auswerteeinheit mit einer akustischen Signalgeber kommuniziert, der bei Abweichung der Druckwerte im ersten und/oder zweiten Nip ein für den jeweiligen Nip charakteristisches akustisches Signal ausgibt um den Maschinenbediener über mögliche Probleme im Auftragsvorgang zu informieren. Durch die Bereitstellung von akustischen Signalen braucht der Maschinenbediener nicht ständig auf die Anzeigeeinrichtung zu schauen, sondern kann sich anderen Aufgaben widmen und wird informiert, wenn ein Eingreifen in den Auftragsvorgang oder eine genauere Verfolgung des Auftragsvorgangs notwendig ist. So können die akustischen Signal der unterschiedlichen Nips bspw. unterschiedliche Tonhöhen haben. So kann dann der Maschinenbediener entscheiden bei welchem Signal ein sofortiges Eingreifen erforderlich ist und nicht, abhängig davon welcher Nip für das Ergebnis im konkreten Produktionsprozess besonders kritisch ist. Vorzugsweise sind beide Walzen des Walzenpaars Auftragswalzen, so dass die Faserstoffbahn durch das derart ausgeführte Filmauftragswerk gleichzeitig auf beiden Seiten mit dem Beschichtungsmedium beschichtet wird. Hierbei ist jeder der beiden Auftragswalzen zur jeweiligen Bereitstellung eines Films des Beschichtungsmediums jeweils eine Auftragseinrichtung und einem mit der jeweiligen Auftragswalze einen zweiten Nip bildenden Rakelelement derart zugeordnet, dass das an der einen Auftragswalze in Form eines Films vorliegende Beschichtungsmedium von der einen Auftragswalze im zweiten Nip auf die eine Seite der Faserstoffbahn übertragen wird, während das an der anderen Auftragswalze in Form eines Films vorliegende Beschichtungsmedium von der anderen Auftragswalze im zweiten Nip auf die andere Seite der Faserstoffbahn übertragen wird.

Vorzugsweise sind in diesem Zusammenhang im elastischen Bezug beider Auftragswalzen jeweils mit der Auswerteeinheit kommunizierende Drucksensoren eingebettet, die in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnet sind, mittels denen das sich in Maschinenquerrichtung einstellende Druckprofil zumindest eines zweiten Nips, insbesondere beider zweiten Nips, und des ersten Nips ermittelt wird. Durch die Ermittlung der sich in Maschinenquerrichtung einstellenden Druckprofile beider zweiten Nips lässt sich insbesondere die Auftragsmenge auf jede Seite der Faserstoffbahn individuell und unabhängig voneinander bestimmen. Dies ist mit den bisher bekannten Scanner, die nach dem gleichzeitig beidseitig auftragenden Filmauftragswerk angeordnet sind nicht möglich, mit denen sich lediglich die gesamte Menge an auf beide Seiten zusammen aufgebrachtem Beschichtungsmedium bestimmbar ist.

Es ist zu bemerken, die Zusammensetzung des Beschichtungsmediums, welches auf die eine Seite der Faserstoffbahn aufgebracht wird, nicht notwendigerweise dieselbe sein muss, wie die Zusammensetzung des auf die andere Seite der Faserstoffbahn aufgebrachten Beschichtungsmediums.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine der Auftragswalzen, bei beidseitiger Beschichtung insbesondere beide Auftragswalzen, einen mit der Auswerteeinheit kommunizierenden Signalgeber hat bzw. haben, der für die Drehstellung der Auftragswalze charakteristische Signale an die Auswerteeinheit ausgibt. Hieraus kann die Auswerteeinheit insbesondere eine Zuordnung der Signale der Drucksensoren beim Durchgang des oder der Drucksensor(en) durch den ersten und den oder die zweiten Nips ermitteln.

Vorzugsweise wird das Filmauftragswerk derart betrieben, dass durch die Drucksensoren im zweiten Nip eine kleinere Linienkraft als im ersten Nip gemessen wird. Vorzugsweise ist die im zweiten Nip gemessene Linienkraft zumindest um den Faktor 10, insbesondere zumindest um den Faktor 15 kleiner als die im ersten Nip gemessene Linienkraft. Die verwendeten Drucksensoren sind hierbei insbesondere derart ausgebildet, dass durch diese im zweiten Nip eine Linienkraft im Bereich von 0,01 kN/m bis 10kN/m und im ersten Nip ein Linienkraft im Bereich von 50kN/m bis 200kN/m ermittelbar ist. Ist das Rakelelement bspw. als Rakelklinge ausgebildet, so kann die mittels der Drucksensoren im zweiten Nip gemessene Linienkraft zwischen 0,5 kN/m und 5kN/m betragen. Ist das Rakelelement bspw. als Rakelstab ausgebildet, so kann die mittels der Drucksensoren im zweiten Nip gemessene Linien kraft zwischen 0,01 kN/m und 1 kN/m betragen.

Vorzugsweise sind die Drucksensoren faseroptische Sensoren, insbesondere Bragg- Gitter-Sensoren. Faseroptische Drucksensoren zeichnen sich insbesondere -bspw. im Vergleich zu Piezosensoren- durch deren geringe Abmessungen und deren sehr hohe Signalempfindlichkeit aus. Mit faseroptischen Sensoren lassen sich daher auch extrem kleine Linienkräfte messen. Faseroptische Sensoren zeichnen sich ferner durch eine extrem große Bandbreite in der Signalempfindlichkeit aus, so dass mit diesen sowohl sehr kleine als auch sehr hohe Linienkräfte messbar sind.

Nach einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung hat die eine und/oder andere Auftragswalze einen Walzenkern, dessen Mantelfläche von dem Bezug umgeben ist, wobei der Bezug eine mit dem Beschichtungsmedium in Kontakt bringbare Funktionsschicht und eine in radialer Richtung des Bezugs betrachtet zwischen der Funktionsschicht und dem Walzenkern angeordnete Verbindungsschicht umfasst, wobei die Drucksensoren in der Verbindungsschicht oder im Grenzbereich zwischen der Funktionsschicht und der Verbindungsschicht angeordnet sind. Für die kostengünstig einfache Einbettung der Fasern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Fasern zwischen die beiden Schichten einzubetten. Vorzugsweise ist die Verbindungsschicht härter als die Funktionsschicht, insbesondere um den Faktor 10 bis 100 härter als die Funktionsschicht. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Druck im Nip als Deformation in der Funktionsschicht gut ausbreiten kann und somit die Drucksensoren den Druck sicher detektieren können. Durch die härtere Ausbildung der unter der Funktionsschicht liegenden Verbindungsschicht können sich die Drucksensoren an dieser abstützen, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung weiter verstärkt wird.

Im Hinblick auf mögliche Varianten der konkreten Anordnung der Drucksensoren im Bezug und den beispielhaften Aufbau von Bezügen von Auftragswalzen, wird auf die nachfolgende Tabelle 1 verwiesen:

Gummi;

3. Dicke=1-

Verbindungs10mm;

schicht Härte=5-10

P&J

Position Innerhalb 1 . Grenzfläche 1 . Grenzfläche 1 . Innerhalb 1 . Grenzfläche 1 . Innerhalb 1 .

Sensoren Verbindungs zu 2. zu 2. oder 2. zu 2. Verbindungs¬

Schicht VerbindungsVerbindungsVerbindungsVerbindungsschicht

schicht schicht schicht schicht

Vorzugsweise sind alle Drucksensoren zumindest einer Auftragswalze entlang einer Geraden angeordnet, wobei sich die Gerade insbesondere parallel zur Drehachse der Walze erstreckt. Vorzugsweise sind in beiden Auftragswalzen die Drucksensoren jeweils entlang einer Geraden, insbesondere entlang einer zur Drehachse der jeweiligen Walze parallelen Geraden angeordnet.

Nach konkreten Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist das Rakelelement bspw. als Rakelstab oder als Rakelklinge ausgebildet, so dass der Rakelstab oder die Rakelklinge zusammen mit der Mantelfläche der Auftragswalze den zweiten Nip bildet.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Beschichtungsmediums auf zumindest eine Seite einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, vorgeschlagen, bei dem das Beschichtungsmedium auf eine Auftragswalze vor einem durch die Auftragswalze und einem Rakelelement gebildeten zweiten Nip im Überschuss aufgebracht und zur Ausbildung eines Films des Beschichtungsmediums auf der Auftragswalze durch das Rakelelement im zweiten Nip wieder teilweise abgetragen wird und bei dem der Film nachfolgend in einem ersten Nip von der Auftragswalze auf eine mit dieser in Kontakt kommende Seite der Faserstoffbahn übertragen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das sich im ersten Nip und im zweiten Nip in Maschinenquerrichtung einstellende Druckprofil mittels im Bezug der Auftragswalze eingebetteten Drucksensoren ermittelt wird. Vorzugsweise wird das Druckprofil im ersten und zweiten Nip mittels im Bezug der Auftragswalze eingebetteten und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordneten Drucksensoren, die mit einer Auswerteeinheit kommunizieren ermittelt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die Faserstoffbahn mittels zwei durch ein Walzenpaar bereitgestellten und zwischen sich den ersten Nip bildenden Auftragswalzen gleichzeitig beidseitig mit dem Beschichtungsmedium beschichtet, wobei das Beschichtungsmedium auf die jeweilige Auftragswalze vor einem durch die jeweilige Auftragswalze und einem dieser zugeordneten Rakelelement gebildeten zweiten Nip im Überschuss aufgebracht und zur Ausbildung eines Films des Beschichtungsmediums auf der jeweiligen Auftragswalze durch das jeweils zugeordnete Rakelelement im jeweiligen zweiten Nip wieder teilweise abgetragen wird und der Film nachfolgend im ersten Nip von der jeweiligen Auftragswalze auf die jeweilige mit dieser in Kontakt kommenden eine Seite der Faserstoffbahn übertragen wird, wobei das sich im jeweiligen ersten Nip und das sich im zweiten Nip in Maschinenquerrichtung einstellende Druckprofil mittels im Bezug der jeweiligen Auftragswalze eingebetteten Drucksensoren ermittelt wird.

Die Vorteile der beiden vorgenannten ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits analog vorher bei der Beschreibung der entsprechenden Vorrichtung erläutert. Daher soll auf diese an dieser Stelle nicht mehr weiter eingegangen werden.

Vorzugsweise wird das Druckprofil vor und/oder während des Auftrags des Beschichtungsmediums auf die Faserstoffbahn ermittelt. Durch die Ermittlung des Druckprofils im ersten und zweiten Nip vor dem Auftragsvorgang kann die Beschichtungsmenge ohne die Produktion von Ausschuss vorab exakt eingestellt werden. Hierdurch wird die Ausschussrate insbesondere bei Filmauftragswerken, die online arbeiten, d.h. in die Fertigungslinie der Papier- oder Kartonmaschine integriert sind, deutlich reduziert, da die Papier- oder Kartonmaschine beim Anfahren bspw. nach Maschinenstillstand direkt in Produktion gehen kann ohne dass Papier- oder Kartonbahn bis zur exakten Einstellung der Auftragsmenge in den Pulper gefahren werden muss. Demzufolge wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere Papier,- Karton- oder Tissuebahn, mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

- Bildung der Faserstoffbahn aus einem Faserstoffgemisch mit einem Stoffauflauf und einer Formierpartie,

- Entwässerung der Faserstoffbahn in einer Pressenpartie,

- Vortrocknung der Faserstoffbahn bis auf einen bestimmten Trockengehalt,

- zumindest mehrmaliger Auftrag eines Beschichtungsmediums mittels dem

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

- Nachtrocknung der beschichteten Faserstoffbahn, wobei

zumindest ein Auftrag eines Beschichtungsmedium on-line in der Maschine erfolgt und die Herstellung der Faserstoffbahn bei einer Maschinengeschwindigkeit von 1200 Meter / Minute oder mehr, insbesondere bei einer Maschinengeschwindigkeit von 1500 Meter / Minute oder mehr erfolgt.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Faserstoffbahn um eine bedruckbare Faserstoffbahn und bei dem zumindest einen Auftrag um einen bei dem ein pigmenthaltiges Beschichtungsmedium auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Filmauftragswerk im Querschnitt,

Figur 2 Signale von einem Sensor beim Durchgang durch den ersten und den zweiten Nip und

Figur 3 eine Papier- oder Kartonmaschine zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Filmauftragswerk 1 zum Auftragen eines pastösen oder fluiden Beschichtungsmediums 8 auf eine laufende Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn im Querschnitt. Das in der Figur 1 gezeigte Filmauftragswerk 1 hat einen ersten Nip 3 durch welchen die Faserstoffbahn 2 geführt wird und bei der Durchführung gleichzeitig beidseitig mit dem Beschichtungsmedium beschichtet wird. Der erste Nip 3 wird durch zwei aneinander gestellte Walzen 4, 5 gebildet. Vorliegend sind beide Walzen 4, 5 des Walzenpaars Auftragswalzen, so dass die Faserstoffbahn 2 durch das derart ausgeführte Filmauftragswerk gleichzeitig auf beiden Seiten 6, 7 mit einem Beschichtungsmedium 8 beschichtet wird.

Wie aus der Figur 1 zu erkennen ist, ist jeder der beiden Auftragswalzen 4, 5 zur jeweiligen Bereitstellung des Beschichtungsmediums in Form eines Films 9, 9 ' jeweils eine Auftragseinrichtung 10, 10 ' und einem mit der jeweiligen Auftragswalze 4, 5 einen zweiten Nip 1 1 , 1 Γ bildenden Rakelelement 12, 12 ' derart zugeordnet, dass das an der einen Auftragswalze 4 in Form eines Films 9 vorliegende Beschichtungsmedium 8 von der einen Auftragswalze 4 im zweiten Nip 3 auf die eine Seite 6 der Faserstoffbahn 2 übertragen wird, während das an der anderen Auftragswalze 5 in Form eines Films 9 ' vorliegende Beschichtungsmedium 8 von der anderen Auftragswalze 5 im zweiten Nip 3 auf die andere Seite 7 der Faserstoffbahn 2 übertragen wird. Im Ergebnis verlässt eine zweiseitig beschichtete Faserstoffbahn 2 dem ersten Nip 3.

Vorliegend sind jeweils die eine Auftragswalze 4, 5 zugeordnete Auftragseinrichtung 10, 10 ' und das Rakelelement 12, 12 ' an einem gemeinsamen Tragbalken 13, 13 ' angeordnet. Des Weiteren ist vorliegend jedes der Rakelelemente 12, 12 ' als Rakelstab ausgebildet.

Vorliegend sind im elastischen Bezug jeder Auftragswalze 4, 5 jeweils mehrere in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnete Drucksensoren 14, 14 ' eingebettet (von denen in Figur 1 jeweils nur ein Drucksensor 14, 14 ' zu erkennen ist), mittels denen das Druckprofil in Maschinenquerrichtung im ersten Nip 3 und in den beiden zweiten Nips 1 1 , 1 1 ' ermittelbar ist.

Vorliegend sind die Drucksensoren 14, 14 ' als faseroptische Sensoren, insbesondere Bragg-Gitter-Sensoren, ausgebildet. Im Sinne der Erfindung wäre es aber auch möglich, die Drucksensoren 14, 14 ' als Piezo-Sensoren auszubilden. Vorliegend sind in jeder Auftragswalze 4, 5 alle Drucksensoren 14, 14 ' entlang einer parallel zur Drehachse der Walzen verlaufenden Geraden angeordnet.

Bei dem in der Figur 1 gezeigten Filmauftragswerk 1 ist der durch die Drucksensoren 14, 14 ' in den zweiten Nips 1 1 , 1 Γ gemessene Linienkraft als der im ersten Nip 3 gemessene Linienkraft, wobei durch die Drucksensoren 14, 14 ' im zweiten Nip 1 1 1 , 1 1 ' ein Linienkraft im Bereich von 5kN/m bis 50kN/m und im ersten Nip ein Linienkraft im Bereich von 60kN/m bis 200kN/m ermittelt wird.

Jede der Auftragswalzen 4, 5 hat einen Walzenkern 20, 20 ' , dessen Mantelfläche von dem Bezug umgeben ist, wobei der Bezug eine mit dem Beschichtungsmedium 8 in Kontakt bringbare Funktionsschicht 21 , 21 ' und eine in radialer Richtung des Bezugs betrachtet zwischen der Funktionsschicht 21 , 2Γ und dem Walzenkern 20, 20 ' angeordnete Verbindungsschicht 22, 22 ' umfasst, wobei die Drucksensoren 14, 14 ' vorliegend in der Grenzfläche zwischen der Funktionsschicht 21 , 21 ' und der Verbindungsschicht 22, 22 ' angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Funktionsschicht 21 , 21 ' aus Polyurethan mit einer Härte im Bereich von 80 Shore A, wohingegen die Verbindungsschicht 22, 22 ' eine Faserverbundschicht aus Epoxidharz und Glasfasern mit einer Härte 90 Shore D. Somit ist die Verbindungsschicht 22, 22 ' härter ist als die Funktionsschicht 21 , 21 ' .

Bei Durchgang der Drucksensoren 14, 14 ' durch den jeweiligen Nip 3, 1 1 , 1 Γ erzeugt jeder der Drucksensoren entsprechend der Druckeinwirkung im Nip ein oder mehrere Signal(e) welches dieser an eine Auswerteinheit 15 übermittelt. Vorliegend ist die Auswerteinheit 15 komplett außerhalb der Auftragswalzen 4, 5 angeordnet. Es gibt aber auch Bauformen, in denen Teile der Auswerteeinheit drehfest mit der jeweiligen Walze verbunden sind und andere Teile außerhalb der Walze angeordnet sind, d.h. nicht drehfest mit der jeweiligen walze verbunden sind. Vorliegend werden die Signale der Drucksensoren 14, 14 ' drahtlos an die Auswerteeinheit übermittelt.

Die von den Drucksensoren 14, 14 ' kommenden Signale werden dann in der Auswerteeinheit 15 derart weiterverarbeitet, dass diese als Druckprofil 16 des ersten Nips und 17, 17 ' der beiden zweiten Nips 1 1 , 1 1 ' mittels einer Anzeigeeinheit 18 visuell darstellbar sind.

Zu Bestimmung der Drehstellung der beiden Auftragswalzen 4, 5 ist in jeder der Auftragswalzen 4, 5 ein mit der Auswerteeinheit 15 kommunizierender Signalgeber 19, 19 ' vorgesehen, der für die Drehstellung der jeweiligen Auftragswalze 4, 5 charakteristische Signale an die Auswerteeinheit 15 ausgibt, woraus die Auswerteeinheit 15 eine Zuordnung der Signale der Drucksensoren 14, 14 ' zum Durchgang der jeweiligen Drucksensoren 14, 14 ' durch den ersten Nip 3 und den jeweiligen zweiten Nip 1 1 , 1 1 ' ermittelt. Vorliegend sind die Signalgeber 19, 19 ' nach dem Hall-Sensor Prinzip ausgeführt.

Die Figur 2 zeigt für mehrere Umdrehungen einer der Auftragswalzen 4, 5 die Signale, die von den Drucksensoren 14, 14 ' beim Durchgang durch den ersten Nip 3 und durch einen der zweiten Nips 1 1 , 1 Γ gemessen werden. Hierbei werden die Signale A von den Drucksensoren 14, 14 ' bei deren Durchgang durch den zweiten Nip 1 1 erzeugt, wohingegen die Signale B von den Drucksensoren 14, 14 ' bei deren Durchgang durch den ersten Nip 1 1 erzeugt werden. Der Linienkraft am Drucksensor 14, 14 ' ist hierbei proportional zu dem in der Figur 2 gezeigten Peak-to-Peak-Werten der Signale A, B der Drucksensoren 14, 14 ' . Bezüglich den Details zur Auswertung der Signale der Drucksensoren 14, 14 ' wird auf die deutsche Patentanmeldung Nr. 10 2012 206 689.6 verwiesen, deren Inhalt in diesem Zusammenhang vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Die Figur 3 zeigt eine Maschine zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonmaschine mit einem Stoffauflauf 23, einer Formierpartie 24, einer Pressenpartie 25, einer Trockenzylinder 26 umfassenden Trockenpartie 27 sowie mehreren Auftragswerken 1 , von denen beide Filmauftragswerke entsprechend dem in der Figur 1 gezeigten sind. Mit der in der Figur 3 gezeigten Maschine lässt sich ein Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn 2 wie folgt durchführen:

- Bildung der Faserstoffbahn 2 aus einem Faserstoffgemisch mit dem Stoffauflauf 23 und der Formierpartie 24, - Entwässerung der Faserstoffbahn in der Pressenpartie 25,

- Vortrocknung der Faserstoffbahn bis auf einen bestimmten Trockengehalt in einer Vortrockensektion der Trockenpartie 26, 27,

- Vorglätten der vorgetrockneten Faserstoffbahn in einem Glättwerk 31 ,

- beidseitiger Auftrag eines pigmenthaltigen Beschichtungsmediums 8 mittels einem aus der Figur 1 bekannten Filmauftragswerk 1 ,

- Trocknung der beidseitig beschichteten Faserstoffbahn 2 mittels eines Infrarot- Trockners 28 und

- zumindest einseitiger Auftrag eines pigmenthaltigen Beschichtungsmediums 8 mittels einem aus der Figur 1 bekannten Filmauftragswerk 1 sowie wieder

- Trocknung der beschichteten Faserstoffbahn 2 mittels eines weiteren Infrarot- Trockners 29 und

- Aufrollung der Faserstoffbahn2.

Wie aus der Darstellung der Figur 3 ersichtlich ist, erfolgt der Auftrag des Beschichtungsmedium 8 mittels beider Filmauftragswerke 1 on-line in der Maschine. Bei der dargestellten Maschine erfolgt die Herstellung der Faserstoffbahn ferner bei einer Maschinengeschwindigkeit von 1200 Meter / Minute oder mehr, insbesondere bei einer Maschinengeschwindigkeit von 1500 Meter / Minute oder mehr.